nilai k diambil pada kemiringan garis awal yang mendekati linier sesuai dengan Goud et al. 2006.
28
o
C y = -0,0136x
R
2
= 0,9395
60
o
C y = -0,0251x
R
2
= 0,9313 45
o
C y = -0,0182x
R
2
= 0,9598 70
o
C y = -0,0287x
R
2
= 0,9185 -0,8000
-0,7000 -0,6000
-0,5000 -0,4000
-0,3000 -0,2000
-0,1000 0,0000
5 10
15 20
25 30
35
Waktu menit 13[T]o-[Mo] ln
[M]o[T][[M][To]
Gambar 31 Grafik hubungan 13[T]o-[Mo] ln[M]o[T][[M][To] dengan waktu. Tetapan laju reaksi transesterifikasi pada suhu 341 K, 333 K, 318 K dan
301 K masing-masing berturut-turut adalah 0,014 liter mol menit, 0,018 liter mol menit, 0,025 liter mol menit dan 0,029 liter mol menit. Cheng et al. 2004
mengukur tetapan laju reaksi transesterifikasi pada minyak sawit dengan nisbah molar metanol terhadap minyak 6:1. suhu 60
o
C, kecepatan pengadukan 350 rpm dan katalis NaOH 0.125 molkg dengan menggunakan orde dua diperoleh nilai k
sebesar 0.097 liter mol menit.
4.2.7.2 Model Kinetika Reaksi Transesterifikasi Orde Dua Berdasarkan Persamaan Arhenius
k
1
= A exp
-EaRT.
Ea ln k
1
= ln A – RT
EA R -ln k
1
= - C T
Y = a x - C dengan gradien a = -EaR dan x = 1T. k
1
= tetapan laju reaksi Ea
= energi aktivasi R
= tetapan gas= 1,987 cal g mol K T =
suhu mutlak
A = tetapan proporsionalitas yang besarnya tergantung dari frekuensi
tumbukan dan orientasi molekul selama tumbukan Berdasarkan persamaan di atas maka energi aktivasi suatu reaksi kimia adalah
slope kemiringan dari grafik linier antara ln k dengan 1T. Penentuan energi aktivasi proses transesterifikasi antara minyak sawit dan metanol dengan katalis
NaOH menggunakan grafik linier hubungan antara ln k dengan 1T dilakukan oleh Noureddini dan Zhu 1997, Darnoko dan Cheryan, 2000 dan Cheng et al. 2004.
Grafik hubungan antara -ln k dengan 1T proses transesterifikasi pada suhu 303 K, 318 K dan 333 K sebagai berikut:
y = 1879,8x - 1,9355 R
2
= 0,9949
0,000 0,500
1,000 1,500
2,000 2,500
3,000 3,500
4,000 4,500
5,000
0,0028 0,0029
0,0030 0,0031
0,0032 0,0033
0,0034
Waktu menit -l
n k
Gambar 32 Hubungan antara –ln k dengan 1T pada proses transesterifikasi minyak biji nyamplung.
Berdasarkan gambar tersebut diperoleh persamaan y =1879,8x – 1,9355 dengan R
2
= 0,9949 dengan demikian diperoleh ln A = 3,473 dan nilai EaR adalah 1879,8 maka:
Ea = 3735,2 cal mol K = 3,752 k cal mol K
A = 6,9 liter mol menit
Sehingga persamaan tetapan laju reaksi k dan laju reaksi r transesterifikasi minyak nyamplung adalah :
-ln k
1
= EaR 1T - ln A k
1
= A exp
EaRT
k
1
=
6,9
exp
-EaRT
k
1
=
6,9
exp
-1879 ,8 T
karena r
T
= k
1
[TG] [M] r
T
=
6,9
exp
-1879 ,8 T
[TG] [M] =
6,9
exp
-1879 ,8 T
[TG]o – x [M]o-3x Dengan model tersebut dapat ditentukan nilai k pada berbagai suhu dalam kisaran
suhu percobaan 301 K- 343 K misalnya apabila digunakan suhu 325 K maka diperoleh nilai k sebesar 0,0213 liter mol menit.
4.2.7.3 Perancangan Waktu Reaksi Ideal dalam Reaktor
Batch
Massa dalam reaktor batch isotermal endotermis eksotermis digunakan untuk menentukan waktu reaksi batch ideal :
Rate of input – rate out put –rate of reaction = rate of accumulation -
0 - V r
T
= d [ME] dt Volume V konstan, sehingga :
d[E] −−−−− = r
T,
karena d[ME]dt = dxdt dt
d[x] r =
−−−−− = k
1
[TG]o - x [M]o-3x dt
Waktu reaksi yang dibutuhkan untuk mencapai konsentrasi metil ester [ME] pada
kondisi isothermal adalah : x
d[x] t = 1k
1
[TG]o - x [M]o-3x -1 1 1
t = 1k
1
ln ln 3 [TG]o -1 [M]o [TG]o - x [M]o - 3x
Karena [TG = [TG]o –x dan [M] = [M]o – 3 x maka persamaan menjadi: -1 [TG] [M]o
t = 1k
1
ln 3 [TG]o -1[M]o [TG]o [M]
t = 21,01 menit.
Pada kondisi isotermal suhu 60 °C, untuk mendapatkan konsentrasi ME sebesar
2,659 mol liter 95,25 dari minyak hasil esterifikasi yang mengandung 0,751 molliter 25,339 metil ester atau untuk menurunkan trigliserida dari 0,791
molliter menjadi 0,10 molliter diperlukan waktu reaksi sebesar 21,01 menit. Perhitungan waktu ideal reaksi transesterifikasi dapat dilihat pada Lampiran 15.
Jika menggunakan waktu esterifikasi 20 menit maka diprediksi konsentrasi trigliserida menjadi 0,105 molliter dan konsentrasi metil ester yang diperoleh
menjadi 2,53 molliter atau 90,7 . Konsentrasi metil ester akhir transesterifikasi hasil perhitungan menggunakan kinetika reaksi prediksi dengan validasi
percobaan laboratorium ditampilkan pada Tabel 34 yang menunjukkan bahwa kadar metil ester hasil percobaan mendekati hasil perhitungan.
Tabel 34 Prediksi kadar metil ester minyak biji nyamplung setelah transesterifikasi dibandingkan hasil percobaan
Ulangan Hasil Percobaan
Perhitungan kinetika 1 92.17
90,7 2 92.46
3 91,36 4 91.84
5 91.62 Rata-rata 92.02
90,7
4.2.8 Analisis Kualitas Produk
